JP2660458B2 - エピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法 - Google Patents
エピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法Info
- Publication number
- JP2660458B2 JP2660458B2 JP3069372A JP6937291A JP2660458B2 JP 2660458 B2 JP2660458 B2 JP 2660458B2 JP 3069372 A JP3069372 A JP 3069372A JP 6937291 A JP6937291 A JP 6937291A JP 2660458 B2 JP2660458 B2 JP 2660458B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial layer
- semiconductor wafer
- epitaxial
- substrate
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル半導体
ウェーハのエピタキシャル層の光コンダクタンス時間変
化を、何らそのエピタキシャル半導体ウェーハの形成加
工（ｐｎ接合の形成など）や形状加工（サブストレート
研磨など）を必要とせず、しかも半導体ウェーハの形
状，サイズに無関係に原ウェーハの状態のままで、非接
触で測定することができるエピタキシャル半導体ウェー
ハ特性の測定方法に関するものである。
ウェーハのエピタキシャル層の光コンダクタンス時間変
化を、何らそのエピタキシャル半導体ウェーハの形成加
工（ｐｎ接合の形成など）や形状加工（サブストレート
研磨など）を必要とせず、しかも半導体ウェーハの形
状，サイズに無関係に原ウェーハの状態のままで、非接
触で測定することができるエピタキシャル半導体ウェー
ハ特性の測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウェーハの品質を判定する
ために、半導体ウェーハに、過剰少数キャリヤを発生さ
せるための光と、発生した過剰少数キャリヤが再結合で
消滅する速さ即ちライフタイムを知るためのマイクロ波
とを照射し、出て来る反射マイクロ波の出力を検出して
光コンダクタンスの時間的変化を非接触に測定すること
によって半導体ウェーハの物性を測定する方法は知られ
ている（例えば特公昭56-7295号公報，特公昭57-10571
号公報，特公昭61-60576号公報，特公昭62-53944号公報
参照）。
ために、半導体ウェーハに、過剰少数キャリヤを発生さ
せるための光と、発生した過剰少数キャリヤが再結合で
消滅する速さ即ちライフタイムを知るためのマイクロ波
とを照射し、出て来る反射マイクロ波の出力を検出して
光コンダクタンスの時間的変化を非接触に測定すること
によって半導体ウェーハの物性を測定する方法は知られ
ている（例えば特公昭56-7295号公報，特公昭57-10571
号公報，特公昭61-60576号公報，特公昭62-53944号公報
参照）。
【０００３】しかしながら、下地としての半導体サブス
トレートの上にエピタキシャル層が形成されていて半導
体サブストレートの抵抗率がそのエピタキシャル層の抵
抗率に比較して著しく低いエピタキシャル半導体ウェー
ハについてはその品質判定に有用なエピタキシャル層の
光コンダクタンス時間変化を非接触で測定する方法は未
だ知られておらず、その出現によってエピタキシャル半
導体ウェーハの品質向上に大きく貢献することが期待さ
れている。
トレートの上にエピタキシャル層が形成されていて半導
体サブストレートの抵抗率がそのエピタキシャル層の抵
抗率に比較して著しく低いエピタキシャル半導体ウェー
ハについてはその品質判定に有用なエピタキシャル層の
光コンダクタンス時間変化を非接触で測定する方法は未
だ知られておらず、その出現によってエピタキシャル半
導体ウェーハの品質向上に大きく貢献することが期待さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術では未だ開発されていなかったエピタキシャル層の光
コンダクタンス時間変化の非接触測定方法を提供するこ
とを課題とする。
術では未だ開発されていなかったエピタキシャル層の光
コンダクタンス時間変化の非接触測定方法を提供するこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は種々研究した
結果、電磁波の周波数をエピタキシャル層及び半導体サ
ブストレートの抵抗率との関係から選んで照射すること
により、エピタキシャル層のみの影響を受けた反射波が
得られ、この反射波を検出することにより上記課題を達
成できることを究明して本発明を完成した。
結果、電磁波の周波数をエピタキシャル層及び半導体サ
ブストレートの抵抗率との関係から選んで照射すること
により、エピタキシャル層のみの影響を受けた反射波が
得られ、この反射波を検出することにより上記課題を達
成できることを究明して本発明を完成した。
【０００６】即ち本発明は、半導体ウェーハのサブスト
レートの抵抗率がそのエピタキシャル層の抵抗率に比較
して著しく低いエピタキシャル半導体ウェーハの特性の
測定において、そのエピタキシャル層へは浸透するがそ
のサブストレートには浸透しない電磁波を周波数により
選んでそのエピタキシャル層の表面側に照射すると共に
光照射によりそのエピタキシャル層に過剰キャリヤを生
じさせ、それによるコンダクタンス変化で変調されて反
射してくる電磁波を検出することにより、エピタキシャ
ル層の光コンダクタンス時間変化を非接触で測定するこ
とを特徴とするエピタキシャル半導体ウェーハ特性の測
定方法に関するものである。
レートの抵抗率がそのエピタキシャル層の抵抗率に比較
して著しく低いエピタキシャル半導体ウェーハの特性の
測定において、そのエピタキシャル層へは浸透するがそ
のサブストレートには浸透しない電磁波を周波数により
選んでそのエピタキシャル層の表面側に照射すると共に
光照射によりそのエピタキシャル層に過剰キャリヤを生
じさせ、それによるコンダクタンス変化で変調されて反
射してくる電磁波を検出することにより、エピタキシャ
ル層の光コンダクタンス時間変化を非接触で測定するこ
とを特徴とするエピタキシャル半導体ウェーハ特性の測
定方法に関するものである。
【０００７】以下、本発明に係るエピタキシャル半導体
ウェーハ特性の測定方法について図面によって詳細に説
明する。図１は光照射をエピタキシャル層の表面側に向
かって行う場合の本発明方法を示す説明図、図２は光照
射をサブストレート裏面側から行う場合の本発明方法を
示す説明図である。
ウェーハ特性の測定方法について図面によって詳細に説
明する。図１は光照射をエピタキシャル層の表面側に向
かって行う場合の本発明方法を示す説明図、図２は光照
射をサブストレート裏面側から行う場合の本発明方法を
示す説明図である。
【０００８】本発明方法は、電磁波をエピタキシャル半
導体ウェーハのエピタキシャル層に集中させ、光照射に
よりエピタキシャル層に生じた過剰キャリヤの再結合に
伴う光コンダクタンス時間変化により変調されて出て来
る電磁波を検出してエピタキシャル層の光コンダクタン
ス時間変化を非接触，非破壊で求める方法である。本発
明方法の測定対象とするエピタキシャル半導体ウェーハ
は、そのサブストレートの抵抗率がエピタキシャル層の
それに比較して著しく低いために、電磁波をその周波数
を選んで照射すれば、電磁波がエピタキシャル層には浸
透するがサブストレートには浸透しないようにすること
ができる。従って、本発明方法においては、図１及び図
２に示すように、エピタキシャル層１とサブストレート
２とから成るエピタキシャル半導体ウェーハ３のエピタ
キシャル層１の表面１Ａ側に上記のように選ばれた周波
数の電磁波（この電磁波を照射電磁波４で示す）を照射
すると、照射電磁波４はエピタキシャル層１に浸透し、
エピタキシャル層１とサブストレート２との界面１Ｂに
達してここで反射する。電磁波の浸透長は周波数が高い
ほど小さいので、照射電磁波４としては30GHz〜300GHz
のミリ波及び300GHz〜3000GHzのサブミリ波を用いる。
導体ウェーハのエピタキシャル層に集中させ、光照射に
よりエピタキシャル層に生じた過剰キャリヤの再結合に
伴う光コンダクタンス時間変化により変調されて出て来
る電磁波を検出してエピタキシャル層の光コンダクタン
ス時間変化を非接触，非破壊で求める方法である。本発
明方法の測定対象とするエピタキシャル半導体ウェーハ
は、そのサブストレートの抵抗率がエピタキシャル層の
それに比較して著しく低いために、電磁波をその周波数
を選んで照射すれば、電磁波がエピタキシャル層には浸
透するがサブストレートには浸透しないようにすること
ができる。従って、本発明方法においては、図１及び図
２に示すように、エピタキシャル層１とサブストレート
２とから成るエピタキシャル半導体ウェーハ３のエピタ
キシャル層１の表面１Ａ側に上記のように選ばれた周波
数の電磁波（この電磁波を照射電磁波４で示す）を照射
すると、照射電磁波４はエピタキシャル層１に浸透し、
エピタキシャル層１とサブストレート２との界面１Ｂに
達してここで反射する。電磁波の浸透長は周波数が高い
ほど小さいので、照射電磁波４としては30GHz〜300GHz
のミリ波及び300GHz〜3000GHzのサブミリ波を用いる。
【０００９】一方、光照射によりエピタキシャル層に過
剰キャリヤを生成させる。この光照射は、少なくともエ
ピタキシャル層１に過剰キャリヤを生成させればよいの
であるから、図１に示すように照射光６をエピタキシャ
ル層１の表面１Ａ側に向かって照射する場合の他、図２
に示すようにサブストレート２についての吸収端波長よ
り少し短い波長の照射光６をサブストレート２の裏面２
Ａ側から照射する方法で、実施することもできる。この
ようにしてエピタキシャル層１中に光励起された過剰キ
ャリヤは再結合して消滅して行き、そのためエピタキシ
ャル層１の光コンダクタンスは時間変化する。この光コ
ンダクタンスの時間変化は、前記のように界面１Ｂで反
射して出て来る電磁波（この電磁波を変調電磁波５で示
す）を変調させる。従ってエピタキシャル層１中に発生
するキャリヤによる光コンダクタンスの時間変化を、そ
のような変調電磁波５から光導電減衰波形として捕らえ
て、非接触，非破壊で求めることができる。このように
検出して得た変調電磁波５の減衰カーブの傾きはエピタ
キシャル層１の見掛けのライフタイムを示しており、こ
れはエピタキシャル層１の結晶性の情報を含んでいる。
従ってこれらを既知の方法で求めてエピタキシャル層１
の結晶性の評価に用いることができる。更に、既知の表
面再結合減少技術を用いて、エピタキシャル層１の表面
１Ａの表面再結合速度を減少させれば、その時のその減
衰カーブの傾きはエピタキシャル層１のライフタイムと
界面１Ｂの再結合速度とを含んだファクターとなる。従
ってこのファクターから、エピタキシャル層１の結晶性
及び界面１Ｂの結晶性を評価できるのである。
剰キャリヤを生成させる。この光照射は、少なくともエ
ピタキシャル層１に過剰キャリヤを生成させればよいの
であるから、図１に示すように照射光６をエピタキシャ
ル層１の表面１Ａ側に向かって照射する場合の他、図２
に示すようにサブストレート２についての吸収端波長よ
り少し短い波長の照射光６をサブストレート２の裏面２
Ａ側から照射する方法で、実施することもできる。この
ようにしてエピタキシャル層１中に光励起された過剰キ
ャリヤは再結合して消滅して行き、そのためエピタキシ
ャル層１の光コンダクタンスは時間変化する。この光コ
ンダクタンスの時間変化は、前記のように界面１Ｂで反
射して出て来る電磁波（この電磁波を変調電磁波５で示
す）を変調させる。従ってエピタキシャル層１中に発生
するキャリヤによる光コンダクタンスの時間変化を、そ
のような変調電磁波５から光導電減衰波形として捕らえ
て、非接触，非破壊で求めることができる。このように
検出して得た変調電磁波５の減衰カーブの傾きはエピタ
キシャル層１の見掛けのライフタイムを示しており、こ
れはエピタキシャル層１の結晶性の情報を含んでいる。
従ってこれらを既知の方法で求めてエピタキシャル層１
の結晶性の評価に用いることができる。更に、既知の表
面再結合減少技術を用いて、エピタキシャル層１の表面
１Ａの表面再結合速度を減少させれば、その時のその減
衰カーブの傾きはエピタキシャル層１のライフタイムと
界面１Ｂの再結合速度とを含んだファクターとなる。従
ってこのファクターから、エピタキシャル層１の結晶性
及び界面１Ｂの結晶性を評価できるのである。
【００１０】
【実施例】次の２種のエピタキシャルシリコンウェーハ
のエピタキシャル層の見掛けのライフタイムを本発明方
法を使用して求めた。 照射電磁波としては100GHzのミリ波を用いた。また、照
射光としてはＮ2レーザー光を用いてエピタキシャル層
の表面側に照射した。得られた光コンダクタンス時間変
化からの光導電減衰波形の傾きから見掛けのライフタイ
ムを求めたところ、試料（イ）のそれは0.76μS、試料
（ロ）のそれは0.21μSであった。更に、エピタキシャ
ル層の表面をイオンに晒しその表面再結合速度を無くし
た状態で本発明方法を使用して求めたエピタキシャル層
そのもののライフタイムの最小値は試料（イ）で５μ
S、試料（ロ）で1.5μS、そして界面の再結合速度の最
大値は試料（イ）で380cm/s、試料（ロ）で380cm/sであ
った。
のエピタキシャル層の見掛けのライフタイムを本発明方
法を使用して求めた。 照射電磁波としては100GHzのミリ波を用いた。また、照
射光としてはＮ2レーザー光を用いてエピタキシャル層
の表面側に照射した。得られた光コンダクタンス時間変
化からの光導電減衰波形の傾きから見掛けのライフタイ
ムを求めたところ、試料（イ）のそれは0.76μS、試料
（ロ）のそれは0.21μSであった。更に、エピタキシャ
ル層の表面をイオンに晒しその表面再結合速度を無くし
た状態で本発明方法を使用して求めたエピタキシャル層
そのもののライフタイムの最小値は試料（イ）で５μ
S、試料（ロ）で1.5μS、そして界面の再結合速度の最
大値は試料（イ）で380cm/s、試料（ロ）で380cm/sであ
った。
【００１１】
【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に係るエピ
タキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法は、エピタキ
シャル半導体ウェーハにそのエピタキシャル層にだけ浸
透するように周波数を選んで電磁波を照射して出て来る
変調電磁波から光コンダクタンス時間変化を非接触で測
定するように構成したことにより、エピタキシャル層の
見掛けのライフタイム、エピタキシャル層及びエピタキ
シャル層とサブストレートとの界面の結晶性等の物性を
迅速にそしてエピタキシャル半導体ウェーハを汚染させ
ずに評価することができる画期的な方法であり、その工
業的価値の非常に大きなものである。
タキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法は、エピタキ
シャル半導体ウェーハにそのエピタキシャル層にだけ浸
透するように周波数を選んで電磁波を照射して出て来る
変調電磁波から光コンダクタンス時間変化を非接触で測
定するように構成したことにより、エピタキシャル層の
見掛けのライフタイム、エピタキシャル層及びエピタキ
シャル層とサブストレートとの界面の結晶性等の物性を
迅速にそしてエピタキシャル半導体ウェーハを汚染させ
ずに評価することができる画期的な方法であり、その工
業的価値の非常に大きなものである。
【図１】光照射をエピタキシャル層の表面側に向かって
行う場合の本発明方法を示す説明図である。
行う場合の本発明方法を示す説明図である。
【図２】光照射をサブストレート裏面側から行う場合の
本発明方法を示す説明図である。
本発明方法を示す説明図である。
１ エピタキシャル層 １Ａ エピタキシャル層の表面 １Ｂ エピタキシャル層とサブストレートとの界面 ２ サブストレート ２Ａ サブストレートの裏面 ３ エピタキシャル半導体ウェーハ ４ 照射電磁波 ５ 変調電磁波 ６ 照射光
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体ウェーハのサブストレートの抵抗
率がそのエピタキシャル層の抵抗率に比較して著しく低
いエピタキシャル半導体ウェーハの特性の測定におい
て、そのエピタキシャル層へは浸透するがそのサブスト
レートには浸透しない電磁波を周波数により選んでその
エピタキシャル層の表面側に照射すると共に光照射によ
りそのエピタキシャル層に過剰キャリヤを生じさせ、そ
れによるコンダクタンス変化で変調されて反射してくる
電磁波を検出することにより、エピタキシャル層の光コ
ンダクタンス時間変化を非接触で測定することを特徴と
するエピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法。 - 【請求項２】 電磁波を30GHz〜300GHzのミリ波及び300
GHz〜3000GHzのサブミリ波から選んで照射する請求項１
に記載のエピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方
法。 - 【請求項３】 光照射をエピタキシャル層の表面側に向
かって行う請求項１又は２に記載のエピタキシャル半導
体ウェーハ特性の測定方法。 - 【請求項４】 光照射をサブストレートの裏面側から行
う請求項１又は２に記載のエピタキシャル半導体ウェー
ハ特性の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069372A JP2660458B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | エピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069372A JP2660458B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | エピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04282846A JPH04282846A (ja) | 1992-10-07 |
| JP2660458B2 true JP2660458B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=13400665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3069372A Expired - Lifetime JP2660458B2 (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | エピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2660458B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7420669B2 (en) | 2004-07-01 | 2008-09-02 | Midwest Research Institute | Optic probe for semiconductor characterization |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP3069372A patent/JP2660458B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04282846A (ja) | 1992-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5049816A (en) | Semiconductor substrate minority carrier lifetime measurements | |
| KR950010389B1 (ko) | 반도체 결함 검출 방법 | |
| JPH067564B2 (ja) | ウェーハ表面の半導体特性測定方法 | |
| US8941824B2 (en) | Semiconductor inspection method and semiconductor inspection apparatus | |
| KR940010642B1 (ko) | 반도체 기판표면의 전자적 상태의 평가방법 및 그 장치 | |
| US4581578A (en) | Apparatus for measuring carrier lifetimes of a semiconductor wafer | |
| US4456879A (en) | Method and apparatus for determining the doping profile in epitaxial layers of semiconductors | |
| Hu et al. | Determination of diffusion length and surface recombination velocity by light excitation | |
| JP2660458B2 (ja) | エピタキシャル半導体ウェーハ特性の測定方法 | |
| Chin et al. | Transmission cathodoluminescence: A new SEM technique to study defects in bulk semiconductor samples | |
| US3461547A (en) | Process for making and testing semiconductive devices | |
| JPH06151538A (ja) | 半導体ウエハの評価方法及びその装置 | |
| JPH07105427B2 (ja) | 半導体材料のライフタイム評価方法とその装置 | |
| CA1198225A (en) | Photoluminescence method of testing double heterostructure wafers | |
| CN111398774A (zh) | 硅片少子寿命的测试方法及装置 | |
| US4238686A (en) | Method of analyzing localized nonuniformities in luminescing materials | |
| Ioannou et al. | SEM-EBIC and traveling light spot diffusion length measurements: Normally irradiated charge-collecting diode | |
| JP2918010B2 (ja) | レーザアレイ及びダイオードレーザ応用装置 | |
| JPS6160576B2 (ja) | ||
| Slapa et al. | The characterization of CdTe and HgI2 crystals and detectors by light spot scanning (LSS) | |
| Hamad et al. | Determination of 4H-SiC ionization rates using OBIC based on two-photon absorption | |
| RU2080611C1 (ru) | Способ определения электрофизических параметров полупроводников | |
| JP2016157931A (ja) | 光誘起キャリヤライフタイム測定方法及び光誘起キャリヤライフタイム測定装置 | |
| US4588946A (en) | Method for measuring current at a p-n junction | |
| JPS6253944B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090613 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100613 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 14 |